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技術(shù)問答

黃金用活性炭再生技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

發(fā)布時間:2021-05-10點擊:次

摘要:介紹了活性炭再生機(jī)理,并詳細(xì)論述了黃金生產(chǎn)過程中提金用活性炭再生技術(shù)現(xiàn)狀、工藝改進(jìn)及發(fā)展趨勢。

0 引言

活性炭是一種由含炭材料制成、外觀呈黑色、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)的微晶質(zhì)炭素材料,是一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體。活性炭按原料來源可分為:木質(zhì)活性炭、果殼活性炭、獸骨/血活性炭、礦物原料活性炭、合成樹脂活性炭、橡膠塑料活性炭等;钚蕴堪赐庥^形態(tài)可分為:粉狀、顆粒狀、不規(guī)則顆粒狀、圓柱形、球形和纖維狀等;钚蕴康膽(yīng)用廣泛,其用途幾乎涉及所有的國民經(jīng)濟(jì)部門和人們?nèi)粘I,如水質(zhì)凈化、黃金提取、糖液脫色、藥品針劑提煉、血液凈化、空氣凈化、人體健康防護(hù)等。

黃金生產(chǎn)采用的活性炭吸附工藝,對活性炭的種類、活性、孔徑、表面積、孔容積、強(qiáng)度、粒度等都有一定的要求。

黃金用活性炭再生技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

吸附金用的活性炭有椰殼炭、杏核炭、桃核炭、橄欖核炭、煤質(zhì)炭等。椰殼炭和杏核炭的吸附性能大體相當(dāng),只是椰殼炭的粒度和強(qiáng)度比杏核炭大些。隨著活性炭生產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)上的突破及原材料因素的影響,椰殼炭得到了更大程度的普及,成為黃金用活性炭的主流,大部分炭漿廠、堆浸廠及含氰廢水回收金工藝都以椰殼炭作為首要選擇。

活性炭在吸附金的同時,在炭的表面和孔隙中會吸附一些無機(jī)鹽及賤金屬雜質(zhì),主要有鋅、鐵、鈣、銅,它們主要以Zn2Fe(CN)6、ZnCO3。Zn(OH)2、Fe (OH)3、Fe(OH)2、CaCO3、CuCO3。Cu(OH)2等形式存在,同時還會吸附各種機(jī)械油、絮凝劑等有機(jī)物,從而影響活性炭的吸附活性,使炭的吸附容量和吸附率大大降低,導(dǎo)致活性炭“失活”。由于吸附大量雜質(zhì)而失去活性的活性炭需要進(jìn)行活化再生,恢復(fù)其吸附能力。

活性炭的再生,就是將失活活性炭經(jīng)過特殊處理,使活性炭恢復(fù)絕大部分的吸附能力,以便重新用于吸附過程,降低生產(chǎn)成本,減少資源的浪費。

1 活性炭再生機(jī)理及工藝條件

1.1 活性炭再生機(jī)理

活性炭再生是指用物理或化學(xué)方法在不破壞活性炭原有結(jié)構(gòu)的前提下,將吸附于活性炭微孔的雜質(zhì)去除,恢復(fù)其吸附性能,以便循環(huán)使用。由于活性炭吸附了堿金屬氧化物后,在活性炭再生時起到催化作用,助長了活性炭本身的燃燒,造成炭的損失,而且會使活性炭的孔隙擴(kuò)大,降低強(qiáng)度。因此活性炭在再生去除有機(jī)物前應(yīng)先經(jīng)酸洗,以除掉堿金屬氧化物。

一般情況下,失活炭每酸洗3~5個循環(huán)后進(jìn)行一次去除有機(jī)物的再生,再返回活性炭吸附工段,不需要每次酸洗后都去除有機(jī)物。這樣可減少炭的損失,節(jié)約電能,對吸附率也不會造成影響。

活性炭再生的常規(guī)生產(chǎn)工藝流程:

失活活性炭→酸洗→水洗→中和→干燥→熱再生→打磨→篩分→再生活性炭

1.2 活性炭去除吸附無機(jī)鹽再生工藝及條件

除去無機(jī)鹽大多通過酸洗來完成。酸洗主要是通過酸與吸附在炭表面和孔隙中的無機(jī)物及賤金屬反應(yīng),生成可溶性鹽,然后被水溶除去。

1.2.1 酸洗工藝條件

分別用5%的HNO3(或HCl)、水、1%的NaOH水溶液,各浸泡解吸炭05~1.0h,每換一種溶液都應(yīng)將前段的溶液排掉,后用2~3倍炭床體積的水沖洗。酸洗一般在常溫下進(jìn)行,另外, 有文獻(xiàn)介紹采用8g/L的次氯酸鈉和6%的硫酸銨,按體積1:1混合液作再生劑,以氧化那些活性炭上的還原性物質(zhì)并將銅以銅氨絡(luò)合物的形式洗脫下來。

1.2.2 酸洗的影響因素

一般酸洗用稀鹽酸或稀硝酸水溶液,不能用稀硫酸水溶液,因為硫酸與碳酸鈣反應(yīng)生成微溶于水的硫酸鈣,不能用水洗除。

酸洗時酸的濃度不宜過濃。因為濃酸對活性炭有軟化作用,使解吸炭變軟而易粉碎。當(dāng)然,酸的濃度也不宜過低,否則將起不到酸洗的目的。同時酸洗時應(yīng)以浸泡為主,不應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)烈攪拌,否則也將有過多的細(xì)炭產(chǎn)生,造成損失。適當(dāng)攪拌只是為了使炭與溶液均勻接觸,起到清洗的目的。

酸洗時除用稀酸和水洗外,還要用稀苛性鈉水溶液進(jìn)行洗滌,一方面可中和酸,另一方面可溶掉堿溶性物質(zhì)。

1.3 活性炭去除有機(jī)物再生工藝及條件

目前,國內(nèi)外活性炭去除有機(jī)物再生成熟的方法為熱再生法,依靠熱分解或氧化還原反應(yīng)破壞所吸附有機(jī)雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)而達(dá)到除去吸附質(zhì)的目的。

1.3.1 去除有機(jī)物工藝條件

在活性炭再生過程中,根據(jù)加熱到不同溫度時有機(jī)物的變化,一般分為干燥、高溫炭化及活化三個階段。

(1)干燥階段:主要去除活性炭所吸附的可揮發(fā)有機(jī)物成分,如沸點較低的低分子炭氫化合物和芳香族有機(jī)物。一般在此階段內(nèi)所消耗熱量占再生全過程總能耗的50%~70%。

(2)高溫炭化階段(焙燒階段):使活性炭上吸附的不同熱分解型和難脫附型有機(jī)物隨溫度升高,分別以揮發(fā)、分解、炭化、氧化的形式從活性炭的基質(zhì)上消除,同時對殘留在炭表面和孔隙中的游離細(xì)炭進(jìn)行炭化。通常通過此階段,再生炭的活性可恢復(fù)到60%~85%。

(3)活化階段:有機(jī)物經(jīng)高溫炭化后,有相當(dāng)部分炭化物殘留在活性炭微孔中。此時炭化物需用水蒸氣、二氧化碳、氧氣等氧化性氣體進(jìn)行氣化反應(yīng),使殘留炭化物氣化成CO2、CO等氣體,使微孔表面得到清理,恢復(fù)其吸附性能。

1.3.2 熱再生的影響因素

要采用自動控制控制再生設(shè)備的溫度,以達(dá)到技術(shù)條件的要求。溫度過低,活性炭活化再生速度很慢;溫度過高,會造成活性炭本身的損耗。

活性炭在設(shè)備里的停留時間與設(shè)備內(nèi)溫度和再生氣體的量以及組成有關(guān),操作時可控制再生設(shè)備的相關(guān)功能區(qū),通過改變給料速度、出料速度或出料裝置間隙來調(diào)整。

因為氧氣的氧化能力強(qiáng),溫度高時易燃燒,因此一般用水蒸氣作為氧化性氣體,活性炭含一定比例的水分是必要的。

2 酸洗設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 靜態(tài)酸浸槽

在酸洗車或槽內(nèi)用酸溶液浸泡失活炭,定期人工攪拌,然后從底部放水口進(jìn)入清水進(jìn)行漂洗。這種方法緩沖和貯運(yùn)都在同一容器內(nèi)完成,設(shè)備簡單、操作方便,目前,該設(shè)備仍大量應(yīng)用于黃金礦山解吸炭酸洗中,但過程中再生炭產(chǎn)生機(jī)械磨損,且人為因素常使酸洗反應(yīng)不干凈,酸洗及漂洗中和過程分散,酸洗過程中容器敞口,酸氣揮發(fā),污染空氣,操作條件惡劣。

2.2 酸洗攪拌槽

酸洗槽由不銹耐酸鋼板焊制成槽底呈60°角的圓錐槽,方便炭從下部排出。攪拌軸選用不銹鋼材質(zhì),對葉輪也采取了防腐措施,葉輪轉(zhuǎn)速一般在250r/min左右。槽頂封閉,設(shè)有通風(fēng)凈化系統(tǒng)防止HCN等有毒氣體逸出。

槽體的上部有溢流堰,當(dāng)溶液放滿時可從溢流堰排出。溢流堰處安裝24目不銹鋼篩網(wǎng),防止活性炭流失。酸洗槽的底部有兩個排放管,一個是排液管,將酸洗后的酸、堿廢液和水排至廢液槽,排液管上方裝有24目不銹鋼篩網(wǎng),以免使炭隨液體一塊排出;另一個管是排炭管,將酸洗后的再生炭和水一塊排出。這種設(shè)備因帶有攪拌裝置,炭機(jī)械磨損量較大,但在黃金礦山中較為常用。

2.3 酸液循環(huán)槽(柱)

用耐酸泵將酸液從設(shè)備底部輸入,促使活性炭床層具有一定程度的流化松散,促使再生炭與反應(yīng)介質(zhì)接觸充分,反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡在上升過程中對炭床層具有一定的脈動和混合作用。反應(yīng)后的酸液由上部溢流堰溢出,返入泵進(jìn)口,再反復(fù)循環(huán),直至設(shè)定時間,自動停車。

這種酸洗流程先進(jìn)之處在于沒有動力攪拌系統(tǒng),減小了炭的機(jī)械磨損,酸液的循環(huán)又保證了炭床層內(nèi)酸度均勻無死角,強(qiáng)化了酸洗效果,提高了酸洗效率。在一些礦山直接利用載金炭解吸柱,在解吸結(jié)束后完成下一步酸洗工作,但由于酸液對柱體有一定腐蝕作用,增加了解吸運(yùn)行過程中的不健康因素;并且柱內(nèi)CT離子殘留,會加速電解時陽極板的腐蝕,因此,選用設(shè)計合理的專用酸洗循環(huán)槽還是必要的。

3 活性炭去除有機(jī)物再生設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前,國內(nèi)外黃金礦山活性炭去除有機(jī)物再生成熟的方法為熱再生法。加熱再生裝置依結(jié)構(gòu)形式分為多層式、回轉(zhuǎn)式、流化床式、移動床式等。依能源利用形式分為電熱式、燃油式、燃?xì)馐健?

在國內(nèi)外黃金生產(chǎn)中主要有以下幾種工藝及技術(shù)應(yīng)用于活性炭熱再生。

3.1 土法人工作業(yè)

早期,小型礦山曾經(jīng)采用此方法再生活性炭,隨著熱再生設(shè)備的技術(shù)化、專業(yè)化,現(xiàn)在已很少使用。方法是將待再生炭放入大鍋內(nèi),裝炭容積大約在容器2/3左右。鍋底部加入木柴、煤、焦炭等燃燒物,或攪入柴油以助燃,也有采用燃油噴爐進(jìn)行加熱的。由于炭是熱的不良導(dǎo)體,所以在加溫過程中,需要人工翻動。

這種方法處理量小,人工強(qiáng)度大,操作環(huán)境不好,對工人身體健康影響明顯,對周圍環(huán)境影響比較大,不利于地區(qū)生態(tài)保護(hù);由于完全是人工方式,受操作者經(jīng)驗的影響較大,反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間不易掌握,活性炭要么再生程度不夠,要么灰化多,強(qiáng)度下降明顯。

3.2 再生回轉(zhuǎn)窯

回轉(zhuǎn)窯從20世紀(jì)80年代前后,在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)占據(jù)著黃金生產(chǎn)領(lǐng)域的活性炭熱再生市場。目前,僅有少數(shù)企業(yè)仍在生產(chǎn)該設(shè)備,技術(shù)已定型。回轉(zhuǎn)窯一般采用電加熱方式,爐體呈臥式。其結(jié)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)筒體、保溫爐體、螺旋加料機(jī)、頭部罩、冷卻出料器、爐體傾斜度調(diào)節(jié)器、機(jī)架、電路控制箱等部件組成,電熱元件為硅碳棒。

回轉(zhuǎn)筒體的頭尾部分別插入頭部罩和冷卻出料器,其結(jié)合部分采用端面密封,以保持筒體氣密性。筒體內(nèi)的水蒸氣有一定的壓力,從頭部罩上的排氣孔排出。加料螺旋的葉片不連續(xù),以保證螺旋加料滿載運(yùn)輸,保持回轉(zhuǎn)筒體不與外部相通。回轉(zhuǎn)筒體與加料螺旋均由滑差電機(jī)經(jīng)擺線針輪減速器帶動,做無級調(diào)速,可根據(jù)需要任意選擇回轉(zhuǎn)筒體與螺旋給料機(jī)的轉(zhuǎn)速。

這種設(shè)備為連續(xù)操作,間接加熱,對活性炭濕度要求不大。該設(shè)備對廠房高度要求不高,但占地面積大,生產(chǎn)前期和后期人工強(qiáng)度較大,密封端面有碎炭產(chǎn)生,粉炭在爐腔氣壓作用下外逸,操作環(huán)境不好,炭損率高,生產(chǎn)前期和后期不合格炭產(chǎn)量過大,相對電能消耗大,轉(zhuǎn)動部分龐大,維護(hù)不便,不適宜急需少量炭再生作業(yè),非正常停車時,處理煩瑣,易造成設(shè)備損壞。

3.3 多層耙式爐

立式多段再生爐,或稱多層耙式爐,主要用于再生粒狀炭,適用于大批量活性炭再生,一般處理能力都大于2t/d。其特點為用天燃?xì)饣蛴妥魅剂,水蒸氣活化,由爐項部供炭,用轉(zhuǎn)動的耙臂將炭推送至下一層,從而完成再生。

這項技術(shù)為連續(xù)式操作,間接加熱。該技術(shù)在美國得到了普遍應(yīng)用,但其耗能相對較大,灰化率高運(yùn)行周期長。

3.4 直接電加熱式活性炭再生爐

此類電直接加熱再生爐是基于炭自身電阻隨溫度升高而降低的原理,在炭床兩端加上電極,利用炭自身的導(dǎo)電性對炭床施加一定的電壓使炭發(fā)熱。部分設(shè)備采用倉壁振動器振動主體炭倉,通過強(qiáng)制放電技術(shù)控制能量,使炭粒間強(qiáng)制形成電弧,進(jìn)行放電。放電過程功能如下:

(1)高溫使活性炭吸附的有機(jī)物迅速氣化、炭化。

(2)放電弧隙中的氣體熱游離和電錘效應(yīng),使吸附物被瞬間電離分解。

(3)放電形成的紫外線,使炭粒間空氣中的部分氧產(chǎn)生臭氧,對吸附物起放電氧化作用。

(4)吸附水在瞬間成為過熱水蒸氣,與炭化物進(jìn)行水性氧化反應(yīng)。

3.4.1 WYS型活性炭再生爐

WYS型活性炭再生爐系中國市政工程西北設(shè)計院翁元聲教授的發(fā)明專利成(專利號:(CN85100619.A)。繼回轉(zhuǎn)窯之后,該設(shè)備曾在相當(dāng)長的一段時間占領(lǐng)國內(nèi)活性炭再生市場。

該成套設(shè)備設(shè)計工作原理為:380V交流工頻電壓經(jīng)主變壓器降壓后供給可控硅,經(jīng)可控硅調(diào)壓、整流后經(jīng)過霍爾電流檢出器及電抗器向再生爐供電。該電流大小受脈沖能極板控制,其脈沖相位可由人工調(diào)整,也可由電流反饋進(jìn)行自動控制。

3.4.2 直接加熱式活性炭再生爐

該設(shè)備由長春黃金研究院研制(專利號:96209046.8),爐體分臥式和立式兩種。在爐體相對兩側(cè)面平行距離200~300mm處安裝多組石墨板電極,每一側(cè)石墨電極并聯(lián)。380V的交流電通過硅整流和幾次變壓后,產(chǎn)生的高強(qiáng)度直流電加載在石墨板電極上,對活性炭進(jìn)行強(qiáng)制放電,形成電弧,使炭在短時間內(nèi)達(dá)到高溫,以此完成再生。

3.4.3 JHR系列電熱式活性炭再生爐

該設(shè)備由長春黃金研究院研制(專利號:98249738.5),爐體為立式,石墨電極為上下結(jié)構(gòu),上部中置。可通過改變上部電極長短,調(diào)節(jié)再生段炭量,靈活控制直流電流大小,并在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)設(shè)備產(chǎn)量。

3.4.4 JHRC電熱回轉(zhuǎn)式活性炭再生設(shè)備

該設(shè)備由長春黃金研究院研制(專利號:99216756.6),爐體為臥式。石墨電極為環(huán)狀結(jié)構(gòu),通過旋轉(zhuǎn)加熱段爐體刺激電流水平,調(diào)整出炭時間控制合格出炭量。該裝置升溫速度快,溫度波動小,能耗低,設(shè)備占地面積小。

3.4.5 立式恒流電加熱活性炭再生設(shè)備

該設(shè)備是由JHR電熱式活性炭再生爐改制而成,改變壓器變壓為恒功率控制板控制可控硅,改炭加熱自激為他激式,減小升溫時間。其它方面與HR系列電熱式活性炭再生爐相同。

3.4.6 強(qiáng)制放電熱式活性炭再生設(shè)備

南非明泰克(Mintek)公司的minfurn強(qiáng)制放電熱式活性炭再生設(shè)備,內(nèi)層為陶瓷簡體,外層為纖維絕緣層,通過石墨塊、石墨棒與石墨電極加熱活性炭,通入水蒸氣完成再生過程。

這類直接電加熱式活性炭再生設(shè)備大多為連續(xù)式操作,間接加熱,炭損率低,能耗也低。據(jù)文獻(xiàn)介紹電耗值是多層耙式爐能耗的1/7,是熱回收移動床再生爐能耗的1/5,是熱不回收移動床再生爐能耗的1/10,是直接通電式二段爐能耗的1/2。其缺點是不適用于再生導(dǎo)電性較差的活性炭,如煤質(zhì)炭,且運(yùn)行條件不宜控制,如炭受熱不均造成碘值恢復(fù)率低。當(dāng)炭酸洗不干凈時,殘留的無機(jī)鹽及堿金屬氧化物會在高溫下?lián)p毀耐火磚,使炭熔融在耐火磚上,引發(fā)電氣短路,而電極有時也會因直接放電電弧短路而燒損,并造成炭燒結(jié)。直接加熱式活性炭再生爐由于電控技術(shù)不完善,自動控制系統(tǒng)經(jīng)常損壞,而大多數(shù)礦山根本沒有維修微電設(shè)備的能力,造成設(shè)備改由手動控制,設(shè)備優(yōu)點不復(fù)存在。該技術(shù)在節(jié)能自控方面有很好的市場前景,但現(xiàn)在仍有許多缺陷有待完善。

3.5 微波再生爐

用于再生工藝的工業(yè)微波頻率為970MHz及2450MHz兩種超短波,由磁控管產(chǎn)生,采用多個微波發(fā)生單元組成組合,經(jīng)微波爐內(nèi)金屬器壁多重反射后對介質(zhì)中的水分子產(chǎn)生作用,使被加熱物體內(nèi)含的水分子在變頻場的作用下,摩擦生熱。

微波類設(shè)備對于電壓要求很嚴(yán)格,只有電壓在工頻電壓之上時,微波爐才能正常工作,加熱效果理想。電壓低于工頻電壓,微波爐就會出現(xiàn)雖然設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn),但被加熱物質(zhì)冷態(tài)的不加熱現(xiàn)象。電壓對微波類設(shè)備影響之大是由于微波的工作原理決定的,微波發(fā)射系統(tǒng)的磁控管只有吸收到4000V直流電壓才能產(chǎn)生達(dá)到振蕩頻率的微波,正常啟動加熱。如果電壓不穩(wěn)定,變壓器吸收不足工頻電壓,就無法提供足夠高壓,高壓電容器和高壓二極管也就無法提供磁控管工藝要求的直流電,從而影響微波加熱速度和正常的效果。

微波類設(shè)備啟動電流大,是正常工作電流的6倍。一般700W的微波爐輸入功率是1200W,而900W的微波爐輸入功率是1400W,啟動電流在10A左右。

微波設(shè)備屬間歇性生產(chǎn),直接加熱。其優(yōu)點是處理能力大,升溫快,熱效率高,裝置體積小,自身無明火,無煙塵,無有害氣體產(chǎn)生,對周圍環(huán)境不產(chǎn)生熱輻射。缺點是爐膛內(nèi)加熱不易均勻(微波能量吸收不均勻),有時產(chǎn)生炭燒結(jié)現(xiàn)象。此外,微波輻射需要較好的屏蔽,當(dāng)漏能功率大于0.01W/cm3,接觸時間在6min以上時,對人體的健康就有損害。在微波產(chǎn)生、輸送過程中,磁控管本身消耗30%~40%的功率。微波再生設(shè)備對于電壓要求嚴(yán)格,啟動電流大,沖擊能力強(qiáng);受水蒸氣和炭中易混入的金屬碎屑作用,微波管易損壞,維護(hù)不易,維修成本過高,通常礦山難以承受。微波再生技術(shù)在加拿大大馬爾公司得到了工業(yè)應(yīng)用,在國內(nèi)還僅處于工業(yè)試驗階段。

3.6 JHR-O系列燃油式活性炭再生爐

長春黃金研究院研制的JHR-O系列活性炭再生爐(專利號:02273220.9),是國內(nèi)首先創(chuàng)造的以柴油為熱源的活性炭再生設(shè)備,立式爐體,螺旋給料,充分利用熱能對炭進(jìn)行預(yù)加熱。自動控制炭位進(jìn)料,溫度、時間雙量三重控制出炭,保證再生炭質(zhì)均衡。采用雙重溫度控制熱源,準(zhǔn)確掌握再生條件,保證再生指標(biāo)。產(chǎn)品定型幾年來,已占據(jù)了國內(nèi)大部分黃金市場份額,并已成功介入其它應(yīng)用領(lǐng)域。

該設(shè)備為連續(xù)運(yùn)行,間接加熱,炭損率低,能耗低,設(shè)備升溫速度快,處理能力大,運(yùn)行全自動化控制,人工干涉少,活性炭含水率的多少不影響再生效果,對炭的種類及炭粒度的大小使用無局限性,是目前黃金礦山活性炭去除有機(jī)物再生領(lǐng)域比較先進(jìn)和成熟的技術(shù)設(shè)備。

4 活性炭去除有機(jī)物再生的新技術(shù)進(jìn)展

活性炭去除有機(jī)雜質(zhì)再生技術(shù)有熱再生法、化學(xué)藥品再生法、電化學(xué)再生法、光催化再生法、超臨界萃取再生法、生物再生法、臭氧氧化再生法、氧化分解再生法、濕式氧化法、微波輻射再生法和浮選再生法等。目前,國內(nèi)黃金礦山企業(yè)活性炭有機(jī)雜質(zhì)去除再生領(lǐng)域仍以熱處理再生為主。市場的需求使得眾多有識之士投入大量技術(shù)和精力加入到活性炭再生方法研究當(dāng)中,其它行業(yè)炭再生技術(shù)的發(fā)展也帶動了黃金用活性炭再生技術(shù)的進(jìn)步。

在活性炭熱再生領(lǐng)域,南京環(huán)科公司正在研制超聲波再生技術(shù);東北林業(yè)大學(xué)正在研制活性炭遠(yuǎn)紅外輻射再生爐;興昌鋼鐵股份有限公司正在研制廢棄活性炭在真空狀態(tài)下再生活化的裂解設(shè)備,不僅適合顆粒炭的再生,也適用于粉炭的再生。

在其它活性炭再生方法中,技術(shù)先進(jìn)的有有機(jī)溶劑再生法:采用乙醇、丙酮甲醇和四氫呋喃等有機(jī)溶劑,萃取吸附在活性炭上的吸附質(zhì),再氣提活性炭上殘余的有機(jī)溶劑,完成再生。上海環(huán)境科學(xué)研究所提出了超臨界CO2萃取再生理論,在活性炭濕式再生技術(shù)領(lǐng)域取得了技術(shù)性突破。超臨界流體萃取法源于臨界狀態(tài)氧化原理,CO2在常溫下為氣體,臨界溫度31.05℃,臨界壓力7.29 MPa(7.29kg/cm2),臨界體積94ml/mol。在臨界狀態(tài)下,CO2的密度可以達(dá)到0.468kg/L。由于溫度相對較高,高密度的臨界狀態(tài)CO2黏度很小,具有溶解許多有機(jī)物的性能,可以浸入到活性炭的微孔之中,把活性炭吸附的有機(jī)物溶解出來,使活性炭得以再生。溶解了有機(jī)污染物的臨界狀態(tài)CO2,只要脫離臨界狀態(tài),立即變成氣體,與萃取出來的有機(jī)物分離。

在國外也進(jìn)行著活性炭生物再生法的研究。利用經(jīng)過馴化培養(yǎng)的菌種處理失效的活性炭,使吸附在活性炭上的有機(jī)物降解并氧化分解成CO2和H2O恢復(fù)活性炭吸附性能。這種利用微生物再生活性炭的方法,僅適用于吸附易被微生物分解的有機(jī)物的活性炭而且分解反應(yīng)須干凈,即有機(jī)物被分解為CO2和H2O否則有被活性炭再吸附的可能。如果處理水中含有生物難降解或難脫附的有機(jī)物,則生物再生效果將受影響。

還有學(xué)者提出濕式氧化法的理論,將活性炭升溫至200℃~250℃,通入空氣加壓至(300~700)×104Pa,在反應(yīng)塔內(nèi)被活性炭吸附的有機(jī)物在高溫高壓下氧化分解,使活性炭得到再生。

電解氧化法:利用電解時產(chǎn)生的新生態(tài)[O]、[C]等強(qiáng)氧化劑,使活性炭吸附的有機(jī)物氧化分解。但在實際運(yùn)行中,存在金屬電極腐蝕、鈍化、絮凝物堵塞等問題。而不溶性電極—石墨存在體積大、電阻高、耗電大等缺點。

以上方法因為工藝技術(shù)還不完善,目前還處在可行性研究階段,尚未在工業(yè)中應(yīng)用。但隨著時間的推移、研究的深入、技術(shù)的進(jìn)步,必然會有節(jié)能、便捷的活性炭再生新設(shè)備應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中。

5 結(jié)語

活性炭再生設(shè)備及方法的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在:活性炭吸附性能恢復(fù)率、損失率、強(qiáng)度、能量消耗、輔料消耗、再生溫度、再生時間、對人體和環(huán)境的影響、設(shè)備及基礎(chǔ)投資、操作管理檢修的繁簡程度等諸多方面。再生后的活性炭通常吸附性能可恢復(fù)95%以上,損耗率5%以內(nèi),能滿足黃金吸附的技術(shù)要求。在目前黃金生產(chǎn)中,有機(jī)物與無機(jī)鹽的去除設(shè)備呈現(xiàn)出不平衡的態(tài)勢。企業(yè)往往投入了大量的資金在相對落后和笨重的熱再生設(shè)備上,雖達(dá)到了處理效果,卻消耗了大量的能源和人力。在酸洗方面又往往得不到重視,大部分礦山仍停留在采用靜態(tài)酸浸槽層面上。

環(huán)保和經(jīng)濟(jì)問題是推動活性炭再生技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的主要動力。如何低成本、簡單可行地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)實踐中,成為今后各種活性炭再生技術(shù)發(fā)展和研究的主要方向。只有為生產(chǎn)工業(yè)減廢、防治污染、資源回收及經(jīng)濟(jì)效益等方面帶來明顯的收益,黃金生產(chǎn)企業(yè)才會積極熱情地投入到新設(shè)備、新產(chǎn)品的應(yīng)用和現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)改造中,并帶動活性炭再生技術(shù)在更多的礦山企業(yè)應(yīng)用和發(fā)展。

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